什么是concurrenthashmap
concurrenthashmap（简称chm） 是java1.5新引入的java.util.concurrent包的成员，作为hashtable的替代。为什么呢，hashtable采用了同步整个方法的结构。虽然实现了线程安全但是性能也就大大降低了 而hashmap呢，在并发情况下会很容易出错。所以也促进了安全并且能在多线程中使用的concurrenthashmap
如何实现concurrenthashmap
首先来看看构造方法吧
这是最底层的构造方法
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,
float loadFactor, int concurrencyLevel) {
if (!(loadFactor > 0) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
if (concurrencyLevel > MAX_SEGMENTS)
concurrencyLevel = MAX_SEGMENTS;
// Find power-of-two sizes best matching arguments
int sshift = 0;
int ssize = 1;
while (ssize < concurrencyLevel) {
++sshift;//代表ssize转换的次数
ssize <<= 1;
}
this.segmentShift = 32 - sshift;//目前不知道有什么用，是在后来的segment定位中使用
this.segmentMask = ssize - 1;//segment定位使用
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
int c = initialCapacity / ssize;
if (c * ssize < initialCapacity)
++c;
int cap = MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY;
while (cap < c)
cap <<= 1;
// create segments and segments[0]
Segment s0 =
new Segment(loadFactor, (int)(cap * loadFactor),
(HashEntry[])new HashEntry[cap]);
Segment[] ss = (Segment[])new Segment[ssize];
UNSAFE.putOrderedObject(ss, SBASE, s0); // ordered write of segments[0]
this.segments = ss;
}
这里我想和hashmap对比来分析，因为他们长得很像，hashmap是entry
chm如何定位
先看看chm的hash方法
private int hash(Object k) {
int h = hashSeed;
if ((0 != h) && (k instanceof String)) {
return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);
}
h ^= k.hashCode();
// Spread bits to regularize both segment and index locations,
// using variant of single-word Wang/Jenkins hash.
h += (h << 15) ^ 0xffffcd7d;
h ^= (h >>> 10);
h += (h << 3);
h ^= (h >>> 6);
h += (h << 2) + (h << 14);
return h ^ (h >>> 16);
}这里对key的hash值再哈希了一次。使用的方法是wang/jenkins的哈希算法,这里再hash是为了减少hash冲突。如果不这样做的话，会出现大多数值都在一个segment上，这样就失去了分段锁的意义。
以上代码只是算出了key的新的hash值，但是怎么用这个hash值定位呢
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如果我们要取得一个值，首先我们肯定需要先知道哪个segment，然后再知道hashentry的index，最后一次循环遍历该index下的元素
确定segment，：(h >>> segmentShift) & segmentMask。默认使用h的前4位，segmentMask为15 确定index：(tab.length - 1) & h hashentry的长度减1，用之前确定了sement的新h计算 循环：for (HashEntry
chm取得元素
public V get(Object key) {
Segment s; // manually integrate access methods to reduce overhead
HashEntry[] tab;
int h = hash(key);
long u = (((h >>> segmentShift) & segmentMask) << SSHIFT) + SBASE;
if ((s = (Segment)UNSAFE.getObjectVolatile(segments, u)) != null &&
(tab = s.table) != null) {
for (HashEntry e = (HashEntry) UNSAFE.getObjectVolatile
(tab, ((long)(((tab.length - 1) & h)) << TSHIFT) + TBASE);
e != null; e = e.next) {
K k;
if ((k = e.key) == key || (e.hash == h && key.equals(k)))
return e.value;
}
}
return null;
}
如果我们要取得一个值，首先我们肯定需要先知道哪个segment，然后再知道hashentry的index，最后一次循环遍历该index下的元素
确定segment，：(h >>> segmentShift) & segmentMask。默认使用h的前4位，segmentMask为15
确定index：(tab.length - 1) & h hashentry的长度减1，用之前确定了sement的新h计算
循环：for (HashEntry e = (HashEntry) UNSAFE.getObjectVolatile(tab, ((long)(((tab.length - 1) & h)) << TSHIFT) + TBASE);e != null; e = e.next)
比较：if ((k = e.key) == key || (e.hash == h && key.equals(k)))
return e.value; chm 存放元素
public V put(K key, V value) {
Segment s;
if (value == null)
throw new NullPointerException();
int hash = hash(key);
int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;
if ((s = (Segment)UNSAFE.getObject // nonvolatile; recheck
(segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) // in ensureSegment
s = ensureSegment(j);
return s.put(key, hash, value, false);
}
在jdk中，native方法的实现是没办法看的，请下载openjdk来看。在put方法中实际是需要判断是否需要扩容的
扩容的时机选在阀值（threadshold）装满时，而不像hashmap是在装入后，再判断是否装满并扩容
这里就是concurrenthashmap的高明之处，有可能会出现扩容后就没有新数据的情况 concrrenthashmap 容量判断
public int size() {
final Segment[] segments = this.segments;
int size;
boolean overflow; // true if size overflows 32 bits
long sum; // sum of modCounts
long last = 0L; // previous sum
int retries = -1; // first iteration isn't retry
try {
for (;;) {
if (retries++ == RETRIES_BEFORE_LOCK) {
for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
ensureSegment(j).lock(); // force creation
}
sum = 0L;
size = 0;
overflow = false;
for (int j = 0; j < segments.length; ++j) {
Segment seg = segmentAt(segments, j);
if (seg != null) {
sum += seg.modCount;
int c = seg.count;
if (c < 0 || (size += c) < 0)
overflow = true;
}
}
if (sum == last)
break;
last = sum;
}
} finally {
if (retries > RETRIES_BEFORE_LOCK) {
for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
segmentAt(segments, j).unlock();
}
}
return overflow ? Integer.MAX_VALUE : size;
}
这段代码写的真巧妙，在统计concurrenthashmap的数量时，有多线程情况，但是并不是一开始就锁住修改结构的方法，比如put，remove等
先执行一次统计，然后在执行一次统计，如果两次统计结果都一样，则没问题。反之就锁修改结构的方法。这样做效率会高很多，在统计的时候查询依旧可以进行 chm是否为空判断
public boolean isEmpty() {
long sum = 0L;
final Segment[] segments = this.segments;
for (int j = 0; j < segments.length; ++j) {
Segment seg = segmentAt(segments, j);
if (seg != null) {
if (seg.count != 0)
return false;
sum += seg.modCount;
}
}
if (sum != 0L) { // recheck unless no modifications
for (int j = 0; j < segments.length; ++j) {
Segment seg = segmentAt(segments, j);
if (seg != null) {
if (seg.count != 0)
return false;
sum -= seg.modCount;
}
}
if (sum != 0L)
return false;
}
return true;
}
即使在空的情况下也不能仅仅只靠segment的计数器来判断，还是因为多线程，count的值随时在变，所以追加判断
modcount前后是否一致，如果一致，说明期间没有修改。 chm删除元素
final V remove(Object key, int hash, Object value) {
if (!tryLock())
scanAndLock(key, hash);
V oldValue = null;
try {
HashEntry[] tab = table;
int index = (tab.length - 1) & hash;
HashEntry e = entryAt(tab, index);
HashEntry pred = null;
while (e != null) {
K k;
HashEntry next = e.next;
if ((k = e.key) == key ||
(e.hash == hash && key.equals(k))) {
V v = e.value;
if (value == null || value == v || value.equals(v)) {
if (pred == null)
setEntryAt(tab, index, next);
else
pred.setNext(next);
++modCount;
--count;
oldValue = v;
}
break;
}
pred = e;
e = next;
}
} finally {
unlock();
}
return oldValue;
}
思考
1.hashmap的默认大小是1<<4,即16，但是concurrenthashmap却直接16.
2.（k << SSHIFT) + SBASE 这段话我是真没懂，定位的时候会用
3.get方法中直接写的定位方法，为什么不像remove一样调用segmentforhash呢
4.concurrenthashmap和hashtable不能允许key或者value为null。因为在多线程情况下无法判断返回一个null值到底是key为null还是value为null
hashmap是非多线程的，所以可以key为null何value为null